СПОСОБ ОБНОВЛЕНИЯ И ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к специализированным видам рубок ухода за лесом - к рубкам обновления и переформирования выполняемых в тех категориях защитности лесов первой группы, где рубки главного пользования лесным законодательством запрещены, а основной эдификатор экосистемы - древостой по возрастной структуре и санитарному состоянию быстро теряет целевую функцию, а также товарную ценность древесины и нуждается в обновлении или переформировании. Заявляемый способ применим в чистых березовых или смешанных березово-осиновых насаждениях, произрастающих в лесостепной зоне на дренированных и периодически влажных почвах в тех типах леса, где может быть обеспечено естественное лесовозобновление целевых пород, в том числе с проведением мер содействия или созданием лесных культур хвойных растений.

Известен способ равномерно-постепенной двухприемной рубки главного пользования в лиственно-хвойном древостое со вторым ярусом из хвойных пород, при котором в каждый прием вырубается примерно по 50% запаса верхнего яруса древостоя. Второй прием проводится не ранее чем через 5 лет после первого. Второй ярус рубке не подлежит за исключением сильно поврежденных и фаутных деревьев. В лиственных древостоях с полнотой 0,6 и выше при наличии в них необходимого количества деревьев второго яруса или подроста хвойных пород наряду с равномерно-постепенной двухприемной рубкой может проводиться чересполосная постепенная рубка, при которой спелый древостой лиственных пород вырубается в два приема. Перед началом рубки лесосека разделяется на полосы - пасеки шириной 30-35 м (в зависимости от высоты древостоя). В первый прием лиственный древостой вырубают чересполосно в четных полосах - пасеках, во второй прием через 4-6 лет лиственный древостой вырубают в остальных нечетных полосах - пасеках. Площадь лесосек устанавливается с учетом состояния и устойчивости древостоев по группам лесов (Правила рубок главного пользования в лесах Урала. Рослесхоз. М. 1994, с 7, 8).

Известен способ специализированных рубок ухода в приспевающих и спелых насаждениях с древостоями из мягколиственных нежелательных или второстепенных древесных пород, быстро теряющих целевую функцию в связи с заболеваниями, при котором на участках с дренированными почвами (кисличные и близкие к ним типы леса) в высокополнотных древостоях (полнотой 0,8 и выше) с подростом или вторым ярусом целевых хвойных пород под пологом уход за последними осуществляется путем удаления за каждую рубку около одной трети деревьев первого яруса с интервалом между приемами 0,4-0,6 класса возраста. В древостоях с полнотой 0,7-0,5 удаление лиственных деревьев первого яруса при уходе за хвойным подростом или вторым ярусом осуществляется за две рубки, в том числе полосами, равными по ширине высоте древостоя, и площадью до 0,3-0,4 га (Наставление по рубкам ухода в лесах Урала. Рослесхоз. М., 1994, с.54, 55) - прототип.

Однако высокоинтенсивные рубки главного или промежуточного пользования в лиственных насаждениях в изложенном выше режиме возможны только в лесной зоне, где береза и осина хорошо возобновляются под пологом древостоев и на вырубках, являются пионерными, но второстепенными или нежелательными древесными породами. В лесостепной зоне Урала и западной Сибири береза является главной и преобладающей породой. По отдельным лесхозам она занимает от 40 до 90% лесопокрытой площади. Березовые леса здесь выполняют важные экологические средообразующие и поле-почвозащитные функции, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

За последний 50-летний период ведения хозяйства в березовых лесах этой зоны накопилось ряд острых проблем, связанных с крайне низким уровнем освоения расчетной годичной лесосеки рубками главного пользования, неурегулированной пастьбой скота, а также сплошными и постепенными рубками в режиме аналогово и прототипного способов, которые привели к распространению вредителей и болезней в березняках. В настоящее время перестойные и спелые березовые насаждения занимают более половины лесопокрытых земель. Они низко- и среднеполнотны, разновозрастны, в основном вегетативного происхождения и неудовлетворительного санитарного состояния, поэтому начинают утрачивать средообразующие и агролесомелиоративные функции, а также товарную ценность древесины и нуждаются в замене. Выход деловых сортиментов составляет 27-42%. Кроме этого, эксплуатационный фонд березовых насаждений подростом предварительной генерации по отдельным лесорастительным районам обеспечен всего лишь на 0,8-13% площади. Сплошной способ рубки березовых и осиновых древостоев, который в основном применяется во всех лесорастительных зонах России, в лесостепной зоне не приемлем. Вырубки в преобладающих группах типов леса березняках разнотравных в первый же год зарастают вейником и осиной, а травяно-болотной - ивой, лабазником и осокой. Процесс семенного возобновления березы прекращается. В связи со слабой устойчивостью к засолению почв в последующие годы, через 5-15 лет, осина погибает и начинается поднятие уровня грунтовых вод. Это приводит к нежелательному изменению в типологической структуре березняков (табл.1), заболачиванию или засолению почв на значительных площадях лесного фонда, а также прилегающих землях сельхозпользований.

Таблица 1Изменения в типологической структуре березовых лесов за 50 летний период по лесорастительным районам лесостепной зоны Тюменской области, %Группа типов лесаЛесорастительный районТоболо-ИсетсткийОмутинский и типичная лесостепьСреднее по зоне195220011952200119522001Зеленомошно-ягодниковая4.80.6--2.40.3Долгомошная0.5---0.3-Сфагновая-1.7---0.9Травяная65.963.986.867.786.365.8Травяно-болотная28.833.411.225.82029.6Пойменная-0.426.513.4

Материалы табл.1 показывают, что после рубки известными способами высокопродуктивные березняки зеленомошно-ягодниковой группы типов леса трансформировались в менне продуктивные травяные с периодически избыточным увлажнением, а травяные свежие в свою очередь перешли в травяно-болотную группу типа леса. В лесостепной зоне Тюменской области этот процесс особенно итенсивно идет в Омутинском лесорастительном районе крупноколочных березовых лесов и займищ и в мелкоколочной типичной (средней) лесостепи. Здесь площадь переувлажненных типов леса (травяно-болотной и пойменной) за 50-летний период увеличилась более чем в два раза. А по последним данным в лесостепной зоне Курганской области площадь погибших березовых насаждений (вымочек) составляет уже около одной трети площади лесопокрытых земель лесного фонда области.

Надо ориентироваться на разработку постепенных способов обновления и переформирования березняков.

В процессе научных исследований, проведенных авторами заявки, в последние годы было также установлено, что в лесостепной зоне для естественного семенного и порослевого возобновления березы оптимальной полнотой следует считать 0,6-0,8. При более высоких полнотах подрост березы быстро погибает от недостатка света и корневой конкуренции материнского древостоя за элементы минерального питания, а при полнотах 0,5 и ниже развитие травянистой растительности и интенсивность задернения почвы под пологом древостоев происходят почти так же, как на вырубках после сплошной рубки древостоев.

В березовых лесах лесостепной зоны ширина и направление лесосек сплошной рубки древостоев относительно сторон света имеют важное значение. На вырубках, а также на волоках и погрузочных площадках, расположенных длинной стороной с севера на юг, процесс возобновления березы, осины и развитие травостоя происходят практически одинаково высокоинтенсивно при любой их ширине. Для снижения интенсивного развития травостоя и губительного влияния солнечной радиации на всходы (ожога корневой шейки или гибели всходов от иссушения почвы) лесосеки необходимо располагать с востока на запад, а ширина сплошной рубки древостоя в пасеках лесосек не должна превышать половины высоты древостоя с тем, чтобы в полуденные часы тень от его оставляемой части и травостоя создавали благоприятные микроэкологические условия для прорастания семян древесных растений, укоренения всходов и сохранности подроста.

Кроме этого, в березовых и осиновых насаждениях в сравнении с хвойными значительно сложнее проводить равномерное (подеревное) разреживание древостоя в связи с тем, что у березы и осины симподиальный тип ветвления, при котором образуется широкая крона с толстыми сучьями. При валке такие деревья часто зависают на соседних, а при трелевке уничтожается практически весь подрост предварительной генерации.

Технической задачей заявляемого способа обновления и переформирования березовых насаждений является создание оптимальных условий внешней среды для сопутствующего рубке естественного семенного возобновления березы или искусственного возобновления хвойных пород, сохранности подроста и других возрастных групп деревьев целевых пород оставляемой части древостоя. Такие условия в лесу можно создать регулированием полноты или сомкнутости основного эдификатора экосистемы-древостоя рубками с последующей минерализацией почвенного субстрата, его подготовкой для прорастания семян и сохранности всходов березы, а также всходов семян хвойных пород, посеянных в минерализованные полосы.

Поставленная задача достигается тем, что в лесостепной зоне обновление и переформирование приспевающих, спелых и перестойных березовых и березово-осиновых древостоев производится визирно-постепенным способом на всей площади лесосеки путем сплошной рубки деревьев на технологических коридорах и технологических визирах до оптимального для естественного лесовозобновления целевых пород предела относительных полнот оставляемой его части от 0,6 до 0,8, при этом технологические коридоры относительно сторон света прорубают в западном направлении, а технологические визиры прорубают под углом 30-40° к технологическим коридорам и преимущественно по участкам лесосеки с относительной полнотой древостоя 0,8 и более, для обновления возрастной структуры березового древостоя после каждого приема рубки на технологических визирах, а также в пасеках лесосек в местах без подроста целевых пород минерализуют почву, а для переформирования состава березового древостоя в хвойно-березовый одновременно с минерализацией почвы высевают семена хвойных растений в минерализованные полосы, при этом число приемов рубки и интенсивность изреживания в каждый прием назначаются в зависимости от первоначальной до рубки полноты и категории защитности лесов первой группы. В особо охраняемых природных территориях и участках леса интенсивность рубки в каждый прием не должна превышать 15%, во всех остальных - 25% от общей площади лесосеки.

При сравнении с прототипом у заявляемого способа обнаруживаются следующие новые технические решения:

- древостой изреживают на всей площади лесосеки сплошной рубкой деревьев на технологических коридорах и технологических визирах до оптимального для естественного лесовозобновления целевых пород предела относительных полнот оставляемой его части от 0,6 до 0,8;

- технологические коридоры относительно сторон света прорубают в западном направлении, а технологические визиры - под углом 30-40° к технологическим коридорам в направлении трелевки и преимущественно по участкам лесосеки с полнотой древостоя 0,8 и выше;

- после каждого приема рубки на технологических визирах, а также в пасеках лесосек в местах без подроста целевых пород минерализуют почву;

- для переформирования состава березового древостоя в хвойно-березовый одновременно с минерализацией почвы высевают семена хвойных растений в минерализованные полосы.

- в особо охраняемых природных территориях и участках леса интенсивность рубки в каждый прием от общей площади лесосеки не должна превышать 15%, во всех остальных - 25%.

Поэтому заявляемый способ соответствует критерию «новизна».

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает новое свойство, а именно

- сохраняется типологическая структура лесов;

- режим рубок и меры содействия естественному возобновлению березы или искусственному возобновлению хвойных растений заявляемым способом способствуют развитию травянистой растительности в пределах от 11 до 25% проективного покрытия площади лесосеки. Это способствует созданию благоприятных микроэкологических условий внешней среды для прорастания семян, сохранности всходов и подроста березы, и хвойных растений.

Для выполнения рубок обновления и переформирования заявляемым способом применяется, как правило, широкопасечная технология, при которой пасечные технологические коридоры 1 прокладывают прямолинейно через 70-80 м в западном направлении (см. чертеж). Между технологическими коридорами в межволочной полосе 2 прокладывают технологические визиры - проходы техники 3 агрегатной или традиционной. В каждой из полупасек визиры прокладывают под углом 30-40° к технологическим коридорам 1 в направлении трелевки хлыстов или сортиментов. В центре межволочной полосы 4 технологические визиры изменяют свое направление под углом около 90° друг к другу, при этом в полупасеках их направление может быть не прямолинейным в связи с тем, что визиры прокладываются преимущественно по участкам лесосеки с полнотой древостоя 0,8 и выше. Основное назначение технологических визиров - снизить полноту оставляемой части древостоя 5 до оптимальных значений для естественного семенного возобновления березы до предела относительных полнот от 0,6 до 0,8. Ширина технологических коридоров и визиров должна быть от 5 до 8 м.

Преимущество прокладки технологических коридоров и визиров заявляемым способом заключается в том, что полнота древостоя снижается до оптимальной путем сплошной рубки на них деревьев. Это существенно повышает производительность работ на валке деревьев и трелевке хлыстов или сортиментов, а также очистке лесосеки от сучьев, при этом снижается повреждаемость оставляемой части древостоя и подроста в пасеках лесосек в сравнении с прототипным и аналоговым способами. Кроме этого, на узких участках лесосеки - на технологических коридорах и визирах, а также в разреженных пасеках создаются благоприятные микроэкологические условия для проростания семян березы и сохранности всходов (табл.2, 3, 4) на минерализованной почве в бороздах 6, проложенных плугом ППЛ-0,7С - плугом подпологовым лесным с сеялкой.

Таблица 2Численность однолетних всходов березы и сосны в плужных бороздах на минерализованной почве и осины в междурядиях минерализованных борозд, тыс. шт./гаЛесорастительный район, подзонаИндекс породыЧисленность всходов под пологом древостоя при полнотеЧисленность всходов на вырубке шириной0,6-0,8 (заявляемый способ)0,3-0,5 (прототипный способ)5-8 м (заявляемый способ)25 м100 м(прототипный способ)Тоболо-Исетский, северная лесостепьБ560,0185,4509,2161,468,0С10,814,84,62,80,2Ос-10,60,81,212,8итого570,8190,8514,6165,481,0Омутинский, северная лесостепьБ340,2170,3255,780,860,4С-----Ос-8,8-6,410,2итого340,2179,1255,787,270,6Бердюжский, типичная лесостепьБ180,090,3151,677,243,4С-----Ос---3,110,0итого180,090,3151,680,353,4

Таблица 3Зависимость численности и сохранности всходов березы на минерализованной почве в бороздах под пологом древостоя от его полноты, шт./м²Лесорастительный районВозраст всходов, летЧисленность всходов при полнотах древостоя0,30,40,50,60,70,80,9 и вышеТоболо-Исетский1 - летки
2 - летки14,9
1,037,1
3,540,9
3,856,8
7,232,4
10,424,7
6,56,9
2,2Сохранность, %6,79,49,312,732,126,317,4Бердюжский1 - летки-15,019,422,320,512,311,02 - летки-1,42.56,48,96,5-Сохранность, %'9,312,928,743,452,8-

Таблица 4Зависимость численности и сохранности всходов березы на минерализованной почве в бороздах от сомкнутости травостоя, шт./м²Лесорастительный районВозраст всходов, летЧисленность и сохранность всходов в группах сомкнутости травостоядо 5%6-10%11-15%16-20%21-25%26-30%Тоболо-Исетский1 - летки20,842,711,247,231,023,52 - летки3,85,413,713,55,33,0Сохранность, %18,212,613,528,617,112,8Бердюжский1 - летки12,111,023,722,019,017,02 - летки1,21,53,98,16,51,3Сохранность, %9,913,616,436,834,27,6

Результаты эксперимента, приведенные в табл.2, 3, 4, показывают, что наиболее благоприятные условия для проростания семян березы и укоренения всходов создаются в северной лесостепи (Тоболо-Исетский лесорастительный район) в пределах относительных полнот древостоя от 0,5 до 0,6 и сомкнутости травостоя от 11 до 20%, а лучшая сохранность всходов на второй год - в пределах полнот от 0,7 до 0,8 и сомкнутости травостоя от 16 до 25%. В типичной лесостепи (Бердюжский район) семена березы лучше прорастают при полноте древостоя от 0,5 до 0,7 и сомкнутости травостоя от 11 до 25%, а лучшая сохранность всходов на второя год наблюдения установлена при полноте древостоя от 0,7 до 0,8 и сомкнутости травостоя от 16 до 25%. Таким образом, для семенного потомства березы в типичной лесостепи, отличающейся от северной более высокой температурой и пониженной влажностью воздуха и почв в возобновительный период, необходима более высокая сомкнутость древостоя и проективное покрытие почвы травой для защиты всходов от прямых солнечных лучей и иссушения верхнего горизонта почвы.

Таблица 5Численность подроста на березовых вырубках 5 - летней давности без минерализации почвы, шт./га (прототипный способ рубки)Лесорастительный районВегетативное происхождение подростаСеменное происхождениеВсего подростаСоставпней березы с поросльюпорослевин на 1 пне, шт.корне-отпрысковая осинаитого порослевого происхожденияберезасоснаТоболо-Исетский4506,023000257001150510273608,40с 1,4Б 0,2С4106,82900568835010060385Б 4,80с 0,2СБердюжский2994,712552660293-29536Б 40с,4385,3-23211186-350710Б3025,618423533404-39375Б50с

Таблица 6Средние таксационные показатели преобладающих пород в лесостепной зоне Тюменской области по состоянию на последний ревизионный периодДревесная породаСредние показателиВозраст, летОтносит. полнотаКласс бонитетаЗапас на 1 га, м³Прирост на 1 га, м³Северная лесостепь, Тоболо-Исетский районСосна670,74II,21983,2Ель400,68II,61842,0Береза560,68II,31332,1Осина340,72II,11233,3Северная лесостепь, Омутинский районСосна360.80I,41284,5Ель190,63II,2212,0Береза520,64II,71252,1Осина280.68I,91063,1Типичная лесостепьСосна250,80I,31184,3Ель160,65II,5701,8Береза500,62II,81192,4Осина250,64I,9783,2

По материалам табл.5 можно установить следующие общие закономерности процессов лесовозобновления на вырубках прототипного способа рубки для всех лесорастительных районов. При наличии в составе материнского древостоя осины процесс возобновления на вырубках идет со сменой березы на осину и на 5-летних вырубках осина преобладает или участвует в составе молодняков. Береза в составе молодняков всегда бывает смешанного семенного и вегетативного происхождений, но с разной долей участия каждого из них. Это зависит от возраста срубленного материнского древостоя, урожайности семян и сезона в год рубки древостоя. На вырубках зимней заготовки древесины всходы семенной березы возникают в урожайный год только на погрузочных площадках с минерализованной поверхностью почвы, а их численность обычно находится в пределах от 200 до 400 шт./га. На лесосеках летней рубки численность экземпляров семенной березы увеличивается примерно в 3 раза (см. табл.5). На этих вырубках семенная береза встречается уже на минерализованных волоках, погрузочных площадках и очень редко в пасеках лесосек. Но даже в этом случае численность порослевых экземпляров всегда больше, чем семенных в 2,7-16,2 раза. Таким образом, для повышения численности подроста березы семенного происхождения необходимы меры содействия естественному возобновлению, а для повышения порослевой способности берез их надо рубить не позднее 60-летнего возраста во всех лесорастительных районах лесостепной зоны.

Оценивая по нормативам общую семенную и порослевую численность подроста на вырубках, приведенную в табл. 5, необходимо отметить следующее. Возобновительный процесс за 5-летний срок закончился только на отдельных вырубках в Тоболо-Исетском лесорастительном районе, там где в составе преобладает корнеотпрысковая осина. Во всех остальных районах подроста недостаточное количество и в соответствии с требованиями нормативных документов на этих вырубках необходимо назначить посадку лесных культур или провести минерализацию почвы не менее чем на 20% площади, если ширина вырубки не более 100 м. При большей ширине процесс минерализации почвы для семенного возобновления главной породой березой в лесостепной зоне чаще всего не дает положительных результатов, так как основная масса семян берез от стен древостоя в лесу обычно разлетается не далее двух его высот. Поэтому приходится создавать лесные культуры.

При переформировании состава березового древостоя в хвойно-березовый заявляемым способом одновременно с минерализацией почвы в устойчиво свежей группе типов леса высевают семена сосны или лиственницы, а в периодически влажной - семена ели в минерализованные полосы плугом ППЛ-0,7С. Обоснованность этого решения подтверждают материалы табл.6. Сосна и ель в северной и типичной лесостепи Зауралья успешно развиваются по I-II классам бонитета, образуют высокополнотные насаждения с запасом древесины в возрасте спелости до 600 м³/га.

Комплекс приведенных технических решений создает новое неочевидное качество проблемы обновления и переформирования березняков в лесостепной зоне Зауралья, которое выражается в снижении затрат труда и средств на лесозаготовках и лесовосстановлении целевых пород, а также в сохранении и повышении средообразующих, поле-почвозащитных и лесосырьевых функций березовых лесов лесостепной зоны.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к специализированным видам рубок ухода за лесом. В лесостепной зоне обновление и переформирование приспевающих, спелых и перестойных березовых и березово-осиновых древостоев производится визирно-постепенным способом на всей площади лесосеки путем сплошной рубки деревьев на технологических коридорах и технологических визирах до оптимального для естественного лесовозобновления целевых пород предела относительных полнот оставляемой его части от 0,6 до 0,8, при этом технологические коридоры относительно сторон света прорубают в западном направлении, а технологические визиры прорубают под углом 30-40° к технологическим коридорам в направлении трелевки древесины. Это позволит создать оптимальные условия внешней среды для сопутствующего рубке естественного семенного возобновления березы или искусственного возобновления хвойных пород. 1 з.п. ф-лы, 6 табл., 1 ил.

1. Способ обновления и переформирования березовых насаждений, включающий многоприемное, периодически повторяющееся изреживание древостоя и меры по лесовозобновлению целевых пород, отличающийся тем, что в лесостепной зоне древостой изреживают на всей площади лесосеки сплошной рубкой деревьев на технологических коридорах и технологических визирах до оптимального для естественного лесовозобновления целевых пород предела относительных полнот оставляемой его части от 0,6 до 0,8, при этом технологические коридоры относительно сторон света прорубают в западном направлении, а технологические визиры прорубают под углом 30-40° к технологическим коридорам в направлении трелевки древесины и преимущественно по участкам лесосеки с относительной полнотой древостоя 0,8 и выше, для обновления возрастной структуры березового древостоя после каждого приема рубки на технологических визирах и в пасеках лесосек в местах без подроста целевых пород минерализуют почву, а для переформирования состава березового древостоя в хвойно-березовый одновременно с минерализацией почвы высеивают семена хвойных растений в минерализованные полосы.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что число приемов рубки и интенсивность изреживания в каждый прием назначают в зависимости от первоначальной до рубки полноты древостоя и категории защитности лесов первой группы, при этом на особо охраняемых природных территориях и участках леса интенсивность рубки в каждый прием не должна превышать 15%, во всех остальных - 25% от общей площади лесосеки.